我們要做一個(gè)氣相色譜實(shí)驗(yàn)時(shí),需要設(shè)置一些參數(shù),這些參數(shù)的意義是什么,尤其對(duì)于初次接觸氣相色譜的工作人員,如何快速掌握基本色譜參數(shù)設(shè)置呢?我們以標(biāo)準(zhǔn)《固定污染源排氣中丙烯腈的測(cè)定 氣相色譜法》 HJ/T 37-1999來(lái)為大家講解。
1、氣相色譜柱和檢測(cè)器的選擇
當(dāng)我們拿到一個(gè)需要氣相色譜儀進(jìn)行測(cè)試的項(xiàng)目時(shí),我們首先要確定該物質(zhì)應(yīng)該用哪種檢測(cè)器和色譜柱。標(biāo)準(zhǔn)會(huì)寫(xiě)明所用到的檢測(cè)器,作為了解,還是給大家講下檢測(cè)器的選擇。氣相色譜儀主要的檢測(cè)器有氮磷檢測(cè)器(NPD)、火焰光度檢測(cè)器(FPD)、電子捕獲檢測(cè)器(ECD)、氫火焰離子化檢測(cè)器(FID)等,前三種檢測(cè)器屬于專(zhuān)用型檢測(cè)器,如電子捕獲檢測(cè)器(ECD),它只對(duì)具有電負(fù)性的物質(zhì)有響應(yīng),常見(jiàn)的測(cè)試項(xiàng)目有鹵代烴、硝基苯類(lèi)化合物。
接下來(lái)是色譜柱的選擇。標(biāo)準(zhǔn)雖然有提供色譜柱固定相信息,但是,隨著儀器發(fā)展的進(jìn)步,很多事物也在逐步更新,所以,采用何種色譜柱進(jìn)行分析實(shí)驗(yàn)需要我們的分析。色譜柱的選擇是依據(jù)色譜柱填料與待測(cè)物質(zhì)極性相近原則(相似相容原則)。丙烯腈,是一種極性物質(zhì),WAX柱即可滿足測(cè)試要求。在環(huán)境檢測(cè)涉及到氣相色譜儀的項(xiàng)目,80%的項(xiàng)目是可以用WAX柱解決,在實(shí)際工作中,除了特殊物質(zhì)外,盡可能選擇一根“萬(wàn)能柱”。翻開(kāi)儀器檢測(cè)方法信息,會(huì)發(fā)現(xiàn)不同的測(cè)試項(xiàng)目用不同的色譜柱,不僅沒(méi)必要,而且?guī)?lái)了很多麻煩。
(1)增加工作時(shí)間,更換色譜柱,需要儀器降溫,對(duì)于樣品量大的單位,時(shí)間就是金錢(qián);
(2)增加成本。色譜柱更換時(shí),密封墊也是要更換的,密封墊一般是不可重復(fù)利用的,而實(shí)際,在不拆卸色譜柱的情況下,密封墊大概3個(gè)月左右才需要更換一次。拆卸下來(lái)的色譜柱再次使用時(shí),需要割柱子,頻繁的這種操作,色譜柱柱長(zhǎng)有變化,而柱長(zhǎng)的改變會(huì)影響保留時(shí)間的改變,從而影響對(duì)物質(zhì)的定性,這時(shí)需要再次做曲線,一般來(lái)講,如果質(zhì)控樣測(cè)試沒(méi)問(wèn)題,曲線是不需要再重新做的。所以,標(biāo)液也在無(wú)形中浪費(fèi)。柱子固定相(固定液)確定好后,應(yīng)該再確定柱子其他參數(shù)選擇。能保住分離效果情況下,我們?cè)傩枰紤]的問(wèn)題就是使分析時(shí)間盡可能縮短,而柱子的長(zhǎng)度、內(nèi)徑、膜厚決定這些。
2、溫度的選擇
我們需要設(shè)定的溫度部分包括:進(jìn)樣口、色譜柱、檢測(cè)器。
(1)進(jìn)樣口溫度:進(jìn)樣口溫度的選擇是由樣品的沸點(diǎn)決定的,要和待測(cè)物質(zhì)的沸點(diǎn)接近或略高一點(diǎn),以保證樣品可以汽化。丙烯腈的沸點(diǎn)是77.3℃,理論上來(lái)講,進(jìn)樣口溫度設(shè)置在80左右或略高些。但是,具體什么溫度才是合適的,我們可以這樣判斷。我們先設(shè)置某溫度為進(jìn)樣口溫度,進(jìn)樣,接下來(lái),我們把進(jìn)樣口溫度再升高一些,再進(jìn)樣,如果此時(shí),色譜的峰形較之前更好,則說(shuō)明之前進(jìn)樣口溫度偏低,反之,如果峰面積、保留時(shí)間等與之前有較大變化,特別是有雜峰出現(xiàn)時(shí),則說(shuō)明先前設(shè)定的溫度過(guò)高,導(dǎo)致樣品分解。一般來(lái)講,色譜峰是近似對(duì)稱型正態(tài)曲線分布,峰形偏窄。
(2)色譜柱溫度:其決定因素主要在于樣品的復(fù)雜程度和進(jìn)樣口溫度。要求所有物質(zhì)都流出色譜柱,同時(shí),要保證出峰時(shí)間稍微短一些,這樣大大節(jié)省了工作時(shí)間。
色譜柱溫度有恒溫和程序升溫兩種方式。組分簡(jiǎn)單的物質(zhì),基本采用恒溫。丙烯腈的測(cè)試,就可以采用恒溫,柱溫比其沸點(diǎn)低20℃左右。實(shí)際工作中,我們也會(huì)遇到一些比較復(fù)雜的情況,需要用到程序升溫。程序升溫原則,首選確定需要幾階程序升溫。對(duì)于組分沸點(diǎn)范圍窄,化學(xué)性質(zhì)類(lèi)似的物質(zhì),比如苯系物,可選用一階程序升溫。組分沸點(diǎn)范圍寬,化學(xué)性質(zhì)差異大,一般采用N階程序升溫。初溫參考低組分沸點(diǎn),比沸點(diǎn)蕞低組分要低一些,但一定要高于固定液凝固點(diǎn)。升溫速率,一般在0-10℃/min,終溫的選擇,主要根據(jù)固定相、樣品組分的熱穩(wěn)定性和高沸點(diǎn)組分的沸點(diǎn)確定。同樣的樣品組分,流出時(shí)的柱溫,在毛細(xì)管柱上的溫度比填充柱低,毛細(xì)管柱上的溫度一般比樣品的沸點(diǎn)約低50℃。
(3)檢測(cè)器溫度:首先FID檢測(cè)器不可低于100℃,但是其溫度過(guò)高,會(huì)影響信號(hào)響應(yīng)和噪聲。樣品需要二硫化碳解吸的,檢測(cè)器設(shè)置到220℃-250℃之間為好。因?yàn)槎蚧挤悬c(diǎn)低,極易殘留,容易污染檢測(cè)器,所以溫度需要稍微高一些。
3、柱流量設(shè)置
柱流量的大小是和柱內(nèi)徑有關(guān)的。
毛細(xì)柱柱內(nèi)徑與柱流量:
柱內(nèi)徑 流量
0.25um 1-2ml/min
0.32um 2-4ml/min
0.53um 10-15ml/min
4、其他參數(shù)設(shè)置
(1)分流比
在色譜條件設(shè)置中,有一個(gè)參數(shù)的設(shè)置往往被忽略,這就是分流比。分流比指的是分流流量和色譜柱流量之比。我們?yōu)楹我M(jìn)行分流進(jìn)樣。有如下幾個(gè)原因:
1)防止色譜柱過(guò)載。色譜柱的內(nèi)徑、膜厚決定了其承受的樣品量。色譜圖中,前沿峰就是色譜柱樣品量過(guò)載的一個(gè)提示;
2)減小色譜峰展寬;
3)避免分流歧視,提高重現(xiàn)性。樣品組分在ug/ml以上級(jí)別,基本都要用到分流進(jìn)樣。分流比的設(shè)置分為兩種,現(xiàn)在多數(shù)儀器分流比是以EPC控制的,就是直接在工作站進(jìn)行分流比的設(shè)置;還有一種是通過(guò)手工來(lái)確定分流比的。
(2)尾吹
尾吹指的是在色譜柱出口處的另一路輔助氣路,引導(dǎo)和促進(jìn)載氣、樣品分子從色譜柱中流出,能改善峰形、甚至分離效果。那么尾吹的流量設(shè)置多少適宜呢?通常情況,柱內(nèi)載氣和尾吹流量之和為30ml/min。尾吹流量的測(cè)試同分流比,根據(jù)儀器不同,有手工測(cè)試和電子控制兩種。